La présente invention se rapporte à un procédé pour réguler la croissance de la flore microbienne et/ou bactérienne, levures, moisissures et entérobactéries, se développant dans les circuits d'eau en industrie papetière.
Les papiers et cartons usagés, désignés sous le terme fibres cellulosiques de récupération, constituent aujourd'hui, au même titre que le bois, une matière première importante de l'industrie papetière. Leur recyclage est généralement effectué dans les usines papetières selon le procédé suivant:
Les papiers et cartons récupérés et débarrassés de tout corps étranger du type agrafes ou plastiques par exemple, sont introduits dans un pulpeur ou désintégrateur pour y être dispersés dans de l'eau. La pâte résultante, désagrégée puis dépastillée, subit ensuite une étape de raffinage qui consiste à gonfler la fibre cellulosique par hydratation. La fabrication proprement dite avec formation d'une feuille de papier débute ultérieurement sur toile filtrante avec élimination d'eau, séchage et enfin bobinage.
La chaîne de fabrication de papier implique donc une alimentation continue en eau, cette dernière étant en partie recyclée au travers généralement de plusieurs circuits de circulation d'eau annexes.
Le recyclage partiel de cette eau dans la chaîne de fabrication est bien entendu propice au développement d'une flore bactérienne. Cette flore est indésirable car elle provoque la formation de slimes.
Par slimes, on désigne en industrie papetière les dépôts, chimiques ou biologiques, observés dans le circuit de fabrication. Il peut s'agir de fibres, de carbonates ou autres charges minérales ou de bactéries. En se décrochant des cuviers ou tuyaux où ils se sont accumulés, ces slimes provoquent des casses du papier et taches colorées. Il en résulte des arrêts fréquents de la chaîne de fabrication et une détérioration des conditions de travail.
Actuellement, les solutions proposées pour limiter la formation des slimes mettent en oeuvre des agents désinfectants chimiques ou encore biocides. Il s'agit généralement de produits chimiques organochlorés et organobromés qui inhibent efficacement le développement de la flore contaminante.
Toutefois, en raison de leur origine chimique, ces composés ne donnent pas entière satisfaction.
Ils sont très toxiques et non biodégradables.
Leur relargage même partiel dans l'environnement soulève d'importants problèmes écologiques et plus particulièrement pose un problème d' épuration des eaux contaminées.
Enfin, pour obtenir une inhibition efficace de la flore bactérienne, il est nécessaire d'utiliser plusieurs biocides en alternance ainsi que des doses de plus en plus élevées. Il est clair que l'introduction répétée de ces doses importantes accentue ce problème de pollution.
En conséquence, l'application des biocides au traitement de la flore bactérienne est aujourd'hui très critiquée pour des motifs écologiques et on souhaite s'en affranchir.
La présente invention a précisément pour objectif de proposer un substitut aux biocides, qui soit doté d'une efficacité comparable mais qui en revanche ne perturbe pas l'environnement.
Dans la demande EPO372520A2 déposée au nom du docteur Oberkofler, il est décrit un procédé permettant de réduire ou d'éviter l'utilisation de biocide dans les circuits d'usine à papier, en introduisant des microorganismes ou plutôt un mélange de micro-organismes.
Plus précisément, la présente invention se rapporte à un procédé utile pour réguler la croissance de la flore microbienne et/ou bactérienne se développant dans les circuits d'eau en industrie papetière caractérisé en ce qu'il met en oeuvre à titre d'agent désinfectant principal une quantité efficace de bactéries du genre Staphylocoques ou Staphylococcus Carnosus.
Par agent désinfectant on entend selon l'invention un composé capable de contrôler et plus précisément de stopper le développement de la flore biologique indésirable se développant dans les circuits papetiers.
La flore microbienne et/ou bactérienne désigne de manière générale la flore contaminant les circuits d'eau en industrie papetière. Elle est généralement constituée de levures, moisissures et d'entérobactéries.
A titre de microorganismes représentatifs de cette flore, on peut en particulier citer les moisissures du genre Penicillium, Mucor ou Aspergillus, les levures comme les Candida et Rhodotorula, les bactéries aérobies du genre Pseudomonas, Enterobacter ou Bacillus et les Clostridiums à titre de bactéries anaérobies.
La diversité de ces microorganismes nécessite classiquement la mise en oeuvre simultanée de plusieurs biocides.
De manière inattendue, il a été mis en évidence que les bactéries sélectionnées selon l'invention inhibent efficacement le développement de l'ensemble de cette flore contaminante. Elles sont actives vis à vis de l'ensemble des microorganismes précités et ne nécessitent pas de manière générale la mise en oeuvre d'un quelconque biocide supplémentaire. Aucune formation de slimes n'est observée en leur présence et la fabrication du papier est assurée sans incident quelconque.
Les bactéries employées selon l'invention sont plus particulièrement des bactéries du genre Staphylocoques et de l'espèce Staphylococcus Carnosus et plus particulièrement de celle commercialisée sous la dénomination M 72 par la société TEXEL et dont les caractéristiques sont présentées dans l'exemple ci-après, d'un de ses mutants ou de ses recombinants.
Les bactéries en particulier celles de l'espèce staphylocoques carnosus sont non corrosives et dotées d'une totale innocuité. La bactérie M 72 est en particulier déjà employée en industrie alimentaire. En conséquence, leur relargage partiel dans l'environnement ne soulève aucun problème écologique.
Il s'agit en outre de préférence de souches thermosensibles c'est-à-dire qui sont détruites par simple chauffage. Cette caractéristique offre un avantage supplémentaire par rapport aux biocides. En fin de chaîne de fabrication, les bactéries résiduelles demeurant dans la feuille de papier humide seront détruites lors du séchage de cette feuille avant l'étape de bobinage. En ce qui concerne les biocides, ceux- ci peuvent demeurer à l'état de traces dans le papier final.
Les bactéries selon l'invention peuvent être introduites à n'importe quel point du circuit papetier. Toutefois, pour des raisons de commodité, elles sont de préférence injectées en tête de chaîne de fabrication.
Leur dosage dans le circuit papetier est bien entendu fonction du pH, de la température, du volume d'eau en circulation et de la quantité de papier traitée dans ce circuit. Généralement, il se situe entre 1.1010 et 10.1013 bactéries par tonne de papier à traiter. Selon un mode préféré de l'invention, la quantité en bactéries est comprise entre 1.1012 et 10.1012 bactéries par tonne de papier.
Un ensemencement quotidien des eaux utilisées avec des bactéries selon l'invention s'avère suffisant pour inhiber efficacement le développement de la flore bactérienne. Toutefois, cet ensemencement peut être bien entendu renouvellé une ou deux fois.
Les bactéries utilisées selon l'invention sont en outre sans effet sur les performances des autres additifs classiquement mis en oeuvre dans les circuits papetiers, de type dispersants, antimousses ou agents de rétention par exemple.
Les bactéries peuvent éventuellement être combinées à d'autres agents désinfectants sous réserve bien entendu que ces derniers soient inoffensifs à leur égard.
L'analyse de prélèvements d'eau d'une chaîne de fabrication de papier traitée selon le procédé de l'invention confirme le non développement de la flore habituelle.
L'efficacité surprenante des bactéries selon l'invention à l'égard de cette flore bactérienne peut vraisemblablement s'expliquer de la manière suivante :
Les microorganismes présents dans les circuits d'eau trouvent des conditions de croissance optimales grâce à des conditions de pH, de température et d'oxygènation favorables et à un excédent d'offre de substances nutritives organiques et inorganiques présent en permanence dans le système.
Avec les biocides classiques on déplace l'équilibre biologique du système en réduisant le taux de bactéries. On n'empêche pas le développement de nouvelles bactéries.
Dans le cas du procédé selon l'invention, c'est le développement des bactéries qui est perturbé. Les bactéries selon l'invention privent les bactéries contaminantes de leurs éléments nutritifs. il n'y a plus développement de nouvelles bactéries contaminantes ce qui a pour effet immmédiat de stopper complètement la formation de slimes.
Les bactéries selon l'invention produisent en outre de la nitratoréductase. Cette enzyme réduit les nitrates en nitrites qui possèdent eux un effet bactériostatique. Les eaux en industrie papetière étant très riches en nitrates, il est vraisemblable que cette activité bactériostatique complète l'activité privative précitée desdites bactéries.
Enfin, toute bactérie peut produire des bactéricides qui contribueront également à l'élimination d'une partie de la flore contaminante.
Outre son efficacité désinfectante et sa compatibilité avec l'environnement, le procédé selon l'invention offre des avantages supplémentaires d'ordre économiques et techniques.
L'emploi des bactéries selon l'invention permet de stopper efficacement les casses, trous, taches et autres problèmes de production causés habituellement par les slimes. Il s'en suit une rentabilité accrue du procédé de fabrication.
Enfin, l'amélioration de la qualité bactériologique des eaux, la réduction de leur toxicité, la suppression des mauvaises odeurs et le meilleur fonctionnement de la machine à papier, observés avec le procédé selon l'invention, contribuent également à l'amélioration des conditions de travail du personnel des industries papetières.
L'exemple présenté ci-après permettra de mettre en évidence d'autres avantages et caractéristiques de l'invention sans toutefois en limiter la portée.
Les bactéries utilisés à titre d'agent désinfectant sont des bactéries commercialisées par la société TEXEL sous la dénomination M72.
Il s'agit plus précisément de Staphylococcus Carnosus possédant les caractéristiques suivantes:
Coques se présentant seuls, par paires, en tétrades ou amas irréguliers.
- gram positif,
- asporogène,
- non mobile,
- catalase positive,
- homofermentaire(pas de production de dioxyde de carbone),
- température de croissance: 12 - 42°C,
- température optimale de croissance: 25 - 32°C.
L'activité de ces bactéries a été testée dans une industrie de papeterie sur un circuit de fabrication classique.
Les bactéries sont introduites une fois par jour dans le pulpeur ou cuvier machine à un taux d'ensemencement de l'ordre de 5.1012 bactéries par tonne de papier traitée. Dans le cas présent la production de papier s'évalue entre environ 25 à 30 tonnes par jour. On effectue quotidiennement des prélèvements d'eau en plusieurs points du circuit principal et secondaire et leur concentration en moisissures, bactéries et levures est déterminée par des méthodes de dosages classiques sur des milieux de cultures adéquats.
- bouillon lactosé à la bile et au vert brillant,
- gélose lactosée au désoxycholate.
- gélose D-coccosel.
- gélose Barid-Parker au Tellurite.
- gélose V-F -(viande-foie).
- gélose G-M (extrait de malt)
- gélose PCA enrichie en lait.
Le tableau ci-après rend compte des résultats.
Dans ce tableau, à T égal à zéro, figure la concentration d'origine des eaux en flore microbienne. Les bactéries selon l'invention sont introduites quotidiennement à partir de T égal à 1.
On note très rapidement une chute de la concentration de la flore microbienne vers une valeur proche de zéro. Ces mesures témoignent de l'efficacité du procédé selon l'invention. On note, à partir de T égal à 28, qui correspond à l'arrêt de l'approvisionnement des eaux en bactéries, une recrudescence très rapide de la flore microbienne.